大橋水庫灌區一期工程跨河(山溪溝)穿越昔格達地層工程處理方案探討

(涼山州大橋水電開發總公司，四川 西昌，615000)

昔格達土是一種廣泛分布于川西南地區性質特殊的巖層，遇水時易產生滑坡、崩塌等不良地質災害。由昔格達泥巖、泥質粉砂巖構成的土壤被人稱為“昔格達土”。3億年前，由于地質變遷，在四川省攀西地區形成了大量含昔格達土較多的地層，這種地層存在巖性軟、強度極低、穩定性極差、承載力低、開挖后易風化、遇水易崩解等問題。

1 工程概況

大橋水庫灌區一期工程始于四川省攀西地區的涼山州安寧河中上游冕寧縣漫水灣鎮，跨冕寧、西昌、喜德、德昌三縣一市，止于德昌縣德州鎮，渠道全長114.8km，工程沿線多處渠道以暗渠方式穿越昔格達地層的河流、山溪溝，其中邛海支渠在西昌市城區北面以暗渠方式穿越了兩條較大的山溪河流，分別是西河和東河。西河和東河暗渠建成運行后，均造成下游覆蓋河床的石塊、泥砂被水沖刷帶走，在暗渠處形成跌水，導致河床昔格達地層以上覆蓋物全部被水帶走后，最終發展為暗渠以下河道深切，兩岸崩塌，影響工程安全。因東河河道較寬，暗渠最長，工程最為典型，故本文以東河為案例探討跨河(山溪溝)穿越昔格達地層工程處理方案。

1.1 工程建設情況及存在問題

邛海支渠東河暗渠全長687m，暗渠設計過水流量3.6m3/s，暗渠寬2.6m，深2.5m(含底板和蓋板厚度)，暗渠頂置于河床沖刷深度以下1m(見圖1)，設計防洪標準為20年一遇，校核洪水標準為50年一遇。暗渠前段橫穿東河，暗渠通過段位于東河出山口后150m～200m，河床比降緩，沖刷作用不劇烈，主要表現為側蝕，沖刷深度2.0m～3.0m，河床堆積物為洪積的卵礫石夾砂；暗渠后段位于東河左岸Ⅰ級階地上，地表分布0.4m～3.0m的砂土、粘土巖，下伏卵礫石夾砂，結構為中密～密實。

圖1 東河暗渠設計斷面

2002年7月，大橋水庫灌區一期工程邛海支渠開工，2008年4月完工。在工程建設過程中，因施工擾動和邛海支渠東河暗渠開挖回填改變了東河河床覆蓋物，加之工程施工便道建成后，社會車輛在枯水季節到暗渠上下游東河河道，運走大量城市建設需要的塊石、卵石，改變了河床現狀，降低了河床抗沖刷能力。東河屬典型的山溪河流，枯水期水量較小，豐水期經常暴發山洪，洪水造成暗渠下游覆蓋河床的石塊、泥砂被水沖刷帶走，在暗渠處形成跌水，加劇沖刷，沖刷使跌水落差增大又加劇沖刷，如此惡性循環，導致河床昔格達地層以上覆蓋物全部被水帶走后，昔格達地層遇水崩解、垮塌，最終發展為暗渠以下河道深切，兩岸崩塌，形成5m～7m甚至更深的河槽，危及暗渠工程和下游堤防安全。

1.2 工程運行后的情況

2007年，大橋水庫灌區一期工程邛海支渠東河暗渠建成后，暗渠以下東河河道開始被洪水沖刷，在暗渠處很快形成跌水，到2009年，下游長約500m河道的河床覆蓋物全部被洪水帶走后，昔格達地層露出地面，遇水崩解、垮塌，形成5m～7m深的河槽，暗渠下游兩岸近400m長的堤防基礎被水沖毀倒塌，暗渠基礎裸露。在此期間，為避免暗渠基礎被水沖毀，危及暗渠安全，保護下游堤防，工程管理單位每年投入大量的資金修補暗渠基礎，修筑暗渠下游護坦和河道兩岸堤防，但效果不明顯。新修筑的護坦洪水期很快被沖毀，堤防因河床深切至其基礎底部垮塌，暗渠基礎屢屢被洪水沖刷裸露，工程管理單位2010年、2011年、2012年分別聯系多家設計單位設計了多種治理方案，實施后效果均不理想。

2 工程治理方案及效果

2.1 工程治理方案

要修建能抵御洪水的消力池、護坦、海漫、堤防等防護設施投資太大，工程管理單位無力承擔。2013年，工程技術人員提出在暗渠下游河道上按50m間距修筑兩道攔碴齒墻(攔砂壩)，攔阻河道推移質，抬高河床保護暗渠和左右岸防洪堤基礎的治理方案。

根據河床下切深度，設計第一道攔碴齒墻抬高河床2.4m，基礎埋深2m，下游50m接第二道攔碴齒墻，設計抬高河床2.0m，基礎埋深2m。第二道攔碴齒墻設計了基礎防沖護腳和15m長的鉛絲籠護腳與15m長的護坦，防止工程下游被沖刷。因第二道攔碴齒墻攔阻泥砂抬高了河床，保護了第一道攔碴齒墻下游基礎不受沖刷，故第一道攔碴齒墻未設計基礎防沖的護腳和海漫。

圖2 大橋水庫跨東河治理工程平面圖

圖3 第一道攔碴齒墻橫剖面

圖4 第二道攔碴齒墻橫剖面

2.2 治理效果

2013年6月，治理工程實施后攔碴齒墻(攔砂壩)攔阻了泥砂，抬高了河床，保護了暗渠和堤防基礎，有效地解決了東河暗渠和下游防洪堤基礎沖刷問題，暗渠和下游防洪堤安全度過汛期。汛期結束后，檢查時發現第二道攔碴齒墻的墻頂損壞、磨損嚴重，分析其原因為攔碴齒墻的墻頂迎水面和過水面呈銳角，且下游水頭過大。需要優化墻頂(壩頂)的過水面：一是需要將攔砂壩的頂加寬，同時設計為受力較好的光滑圓??；二是需要逐級增加多道攔砂壩，并逐級降低壩頂高程，減少最后一道攔砂壩的水頭，防止沖刷。

圖5 優化后的攔砂壩剖面

2014年，西河采用優化后的攔砂壩，并逐級增加多道攔砂壩攔阻泥砂抬高河床，治理西河暗渠基礎沖刷效果明顯，攔砂壩在汛期幾乎未受損。

3 結語

目前，安寧河右岸的大橋水庫灌區二期工程已開工建設，建議工程設計單位在處理水工、建構筑物穿越、跨越昔格達地層河流、山溪溝時，應盡量考慮以渡槽方式跨越，不擾動河流、山溪溝河床穩定。如因地形、地物限制無法跨越需要穿越的，需要采取工程措施進行處理：一是盡量深埋水工、建構筑物，避免建構筑改變水流流向，造成河床不穩定；二是在穿越河流、山溪溝的建構筑物下游修筑二至三道攔砂壩，適當控制河床高度，達到穩定河床的目的；三是在施工過程中盡量不破壞河道原狀，不擾動原河床穩定。

工程管理單位在工程運行管理工作中一旦發現河床擾動失穩，應立即采取有效工程措施進行治理，避免河床沖刷越演越烈。